WO2013111619A1

WO2013111619A1 - センサ

Info

Publication number: WO2013111619A1
Application number: PCT/JP2013/050316
Authority: WO
Inventors: 足立和寛; 川崎浩司
Original assignee: アイシン精機株式会社
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-08-01
Also published as: BR112014016224A2; US9618315B2; US20140320113A1; CN204115745U; BR112014016224A8; JP2013148556A; JP6015008B2

Abstract

　ケースに樹脂を充填することなくセンサ素子を検出感度が良好な位置に保持可能なセンサを提供する。センサ素子と、センサ素子が内装され、外面にセンサ素子の検出面を有するケースと、ケースの内部にセンサ素子と共に内装され、検出面の側にセンサ素子を押圧するホルダと、センサ素子に電気的に接続されるケーブルと、を備え、ケース及びホルダのうち少なくとも何れか一方に、センサ素子が検出面の側に押圧された際の押圧力によって変形可能な当接部を設けてある。

Description

センサ

　本発明は、ケースに収容されたセンサ素子が位置決めされた状態で保持されるセンサに関する。

　従来、例えば車速を検出するために用いられる回転検出センサは、樹脂等から形成され車両側に固定されるケース内に収容されたセンサ素子を備える。センサ素子は、軸受の内輪等の検出対象に取り付けられて検出対象と一体回転する被検出部に対向配置される。着磁された被検出部が回転することで変化する磁束量をセンサ素子が検出することで、車軸の回転速度を検出する。このため、回転検出センサにおいては、センサ素子を被検出部に対して的確に位置決めする必要がある。

　特許文献１に示される回転検出センサでは、固定部材と、センサ素子（ホールＩＣ）を備えたホルダ（検出部）と、センサ素子（ホールＩＣ）を被覆するケースを備えて構成されている。ケースの外面には検出面が設けられており、ケースの内部にホルダの一部を挿入することで検出面の裏側にセンサ素子（ホールＩＣ）を位置させている。

特開２００６－２０８２４７号公報

　特許文献１の回転検出センサでは、固定部の樹脂成形時に、ケースの長手方向（基端方向）の移動が規制されることで、被検出部に対向する位置にセンサ素子を位置決めしている。しかしながら、ケースの内部にセンサ素子がホルダを介して挿入配置されているに過ぎず、検出面の裏面とセンサ素子との間には通常空間が存在する。センサ素子の検出感度を向上させるためには、検出面の裏面にセンサ素子を可能な限り正しい姿勢で近接させた状態が好ましい。例えばケース内に成形樹脂を充填することでセンサ素子を検出面の裏面に押し付けることは可能である。しかし、ケース内に成形樹脂を充填すると、センサ素子は成形樹脂による応力や熱を受けて損傷する虞がある。また、ケースが袋状に形成されていると、ケース内に成形樹脂が充填されることでケース自体が膨らみセンサ素子の検出感度が不安定になる虞がある。

　本発明は、ケースに樹脂を充填することなくセンサ素子を検出感度が良好な位置に保持可能なセンサを提供することを目的としている。

　本発明のセンサの第１特徴構成は、センサ素子と、前記センサ素子が内装され、外面に前記センサ素子の検出面を有するケースと、前記ケースの内部に前記センサ素子と共に内装され、前記検出面の側に前記センサ素子を押圧するホルダと、を備え、前記ホルダ及び前記ケースのうち少なくとも何れか一方に、前記センサ素子が前記検出面の側に押圧された際の押圧力によって変形可能な当接部を設けてある点にある。

　本構成のセンサは、センサ素子がケースに内装され、センサ素子はホルダによってケース外面の検出面の側に押し付けられて位置決めされる。また、ホルダ及び前記ケースのうち少なくとも何れか一方に設けられた当接部が、センサ素子が検出面の側に押圧された際の押圧力によって変形可能に構成されているので、センサ素子がホルダによって押圧された際に検出面から受ける反力によって当接部は変形する。当接部が変形することで、センサ素子への押圧力が適正に軽減された状態でセンサ素子を保持することができる。その結果、センサ素子は、収容されるケースに樹脂を注入することなく、確実に検出面の側に位置決めすることができる。

　本発明のセンサの第２特徴構成は、前記ケースと前記センサ素子に電気的に接続されるケーブルとを、樹脂を用いたモールド成形部によって一体化してある点にある。

　本構成の如く、ケースとセンサ素子に電気的に接続されるケーブルとが樹脂を用いたモールド成形部によって一体化してあると、センサ素子を収容するケースの姿勢とセンサ素子に電気的に接続されるケーブルの姿勢とが共に安定するため、センサの検出感度を維持することができる。

　本発明のセンサの第３特徴構成は、前記ケース及び前記ケーブルの外面が樹脂で構成され、前記ケース及び前記ケーブルと前記モールド成形部とが接し合う樹脂部の溶融により接着されてある点にある。

　本構成の如く、ケース及びケーブルの外面が樹脂で構成され、ケース及びケーブルとモールド成形部とが接し合う樹脂部の溶融により接着されてあると、ケース及びケーブルに接着材料を塗布する工程が不要となり、センサを簡易に製造することができる。

　本発明のセンサの第４特徴構成は、前記ホルダが前記ケースの挿入開口を塞ぐ蓋部を備えてある点にある。

　本構成の如く、ホルダがケースの挿入開口を塞ぐ蓋部を備えてあると、モールド成形部を樹脂成形する際に、当該蓋部によってケース内への樹脂の侵入が阻止される。これにより、センサ素子に対する成形樹脂の圧力や熱の影響を抑制することができる。また、ケース内への樹脂の侵入が阻止されることで、センサ素子が収容されるケースが樹脂によって膨れる不具合も防止される。

　本発明のセンサの第５特徴構成は、前記ケースが袋状に形成され、当該ケースの対向内面どうしの間に前記センサ素子と前記ホルダとを挟持してある点にある。

　本構成により、センサ素子とホルダとをケース内に挿入配置するだけで、ホルダがセンサ素子を検出面の側に押圧することとなる。したがって、センサ素子の検出面への位置合わせ及び位置保持が容易となる。

　本発明のセンサの第６特徴構成は、前記当接部が、前記ホルダの挿入方向に沿って延出した凸部である点にある。

　本構成の如く、当接部がホルダの挿入方向に沿って延出した凸部であると、ホルダをケース内に挿入する際に当該凸部がホルダを検出面の側に押圧しつつ案内するように働く。その結果、ケース内へのホルダの挿入が容易となる。

　本発明のセンサの第７特徴構成は、前記当接部が前記ホルダに形成されてある点にある。

　仮に、センサ素子が検出面に押圧されたときの押圧力によって変形可能な当接部をケースに形成する場合には、ケースの内面に当接部を形成することとなる。センサ素子が配置されるケースは細長い形状である場合があり、そうした場合にはケースの内面には当接部を形成し難い。一方、本構成のように、ホルダに当接部が形成されている場合には、ホルダの外面に当接部を形成することになる。ホルダの外面に形成される当接部は、樹脂成形される際に金型によって形成可能な部位であり多様な形状の当接部の形成が可能である。したがって、ホルダに当接部を形成することにより、当接部を容易に形成することができる。

は、センサの使用状態を示す図である。は、センサの正面断面図である。は、センサの側断面図である。は、図２のＩＶ－ＩＶ矢視断面図である。は、図２のＶ－Ｖ矢視断面図である。は、図２のＶＩ－ＶＩ矢視断面図である。は、センサの分解斜視図である。は、ケースにホルダを挿入配置する際の状態を示す図である。は、ホルダの背面図である。は、図９のＸ－Ｘ矢視断面図である。は、第２実施形態のセンサの正面断面図である。は、第２実施形態のセンサの側断面図である。は、第２実施形態のセンサの後方からの分解斜視図である。は、第２実施形態のセンサの前方からの分解斜視図である。

　本発明に係るセンサの実施形態を図面に基づいて以下説明する。

[第１実施形態]
　本発明に係るセンサは、例えば車両等の車輪の回転状態を検出する回転検出センサに適用される。回転検出センサは、検出対象としての車軸に取付けられて一体回転するロータから発生される磁束の変化量を検出することによって車輪の回転状態を検出する。

　図１に示すように、回転検出センサ１は車軸２と同軸的に配設された着磁ロータ３の端面に対向して配設される。着磁ロータ３は、その端面がＮ極とＳ極とを周方向に交互に着磁されている。着磁ロータ３が車軸２とともに回転することによって磁束の変化が発生する。その磁束の変化を回転検出センサ１が検出することにより、車軸２の回転速度すなわち車両の速度が検出される。

　図２～図６に示すように、回転検出センサ１は、センサ素子１０と、センサ素子１０が内装されるケース２０と、ケース２０の内部にセンサ素子１０と共に内装されるホルダ３０と、センサ素子１０に電気的に接続されるケーブル４０とを備える。ケース２０は外面にセンサ素子１０の検出面２１を有する。ホルダ３０は検出面２１の側にセンサ素子１０を押圧するよう配置されている。

　ケース２０は袋状に形成され、円柱状の外形であって上下に開口を有する円筒部２２と、円筒部２２の下方に連設される直方体状に形成されたセンサ素子収容部２４とを備えている。センサ素子収容部２４は、着磁ロータ３に対向する検出面２１が位置する前面部２６と、前面部２６に対向する背面部２７と、を有する。背面部２７の下部には底部２８に亘って内方側に突出する凸面部２９が設けられている。したがって、センサ素子収容部２４は前面部２６と背面部２７の凸面部２９との間が最も狭い領域となる。

　ホルダ３０は、略棒状に延びるように形成され、先端側に着磁ロータ３の回転により発生する磁束の変化に応じた信号を出力するセンサ素子１０としてのホールＩＣが保持されている。ホルダ３０は、先端部分においてホールＩＣ１０がケース２０内に収容されるようにケース２０に挿入されている。

　ケース２０、ホルダ３０、及びケーブル４０は、樹脂成形されたモールド成形部５０によって被覆されている。モールド成形部５０は、ケース２０、ホルダ３０、及びケーブル４０を被覆する主被覆部５１と、車両等に取付けられる固定支持部５２とを備える。主被覆部５１及び固定支持部５２はプラスチック等の樹脂によって一体的に形成されている。このように、ケース２０とケーブル４０とが樹脂を用いたモールド成形部５０によって一体化してあると、センサ素子（ホールＩＣ）１０を収容するケース２０の姿勢とセンサ素子（ホールＩＣ）１０に電気的に接続されるケーブル４０の姿勢とが共に安定するため、センサ１の検出感度を維持することができる。

　固定支持部５２は、ホルダ３０の外周に位置する主被覆部５１の周方向外側に向かって突出形成され、主被覆部５１の径方向に垂直な一方向に沿って延びるよう形成されたボルト固定部５４を備える。ボルト固定部５４には、回転検出センサ１を外輪３ｂに固定するための図示しない固定部材（例えばボルト）が挿通される貫通孔５５が形成されている。ケース２０及びホルダ３０は、固定支持部５２が車両等に取付けられることにより確実に位置決めされる。

　図７、図８、図９及び図１０に示すように、ホルダ３０は、第１ホルダ部３０ａと、第２ホルダ部３０ｂとを有する。第１ホルダ部３０ａは、ホールＩＣ１０を保持するセンサ保持部３１と、ケーブル４０のワイヤ４１を保持する半割れの第１ワイヤ保持部３３と、ケーブル４０を保持する半割れの第１ケーブル保持部３５とを備えられている。センサ保持部３１と第１ワイヤ保持部３３との間には第１接続部３２が設けられており、第１ワイヤ保持部３３と第１ケーブル保持部３５との間には第２接続部３４が設けられている。ホールＩＣ１０にはケーブル４０のワイヤ４１が電気的に接続される。センサ保持部３１の外面であってケース２０の背面部２７に対向する位置には、変形可能な当接部３６が備えられている。

　ホルダ３０に設けられた当接部３６は、ホルダ３０のケース２０への挿入方向に沿うよう延出されて形成された凸部である。ホルダ３０をケース２０内に挿入する際に当該凸部（当接部）３６がホルダ３０を検出面２１の側に押圧しつつ案内するように働く。これにより、ケース２０内へのホルダ３０の挿入が容易となる。

　第２ホルダ部３０ｂは、半割れの第２ワイヤ保持部３７、半割れの第２ケーブル保持部３９と、を備える。第２ワイヤ保持部３７と第２ケーブル保持部３９との間には、第２接続部３４に向けて突出して形成された爪部３８ａ、３８ａを有する第３接続部３８が設けられている。爪部３８ａ、３８ａが第１ホルダ部３０ａの第２接続部３４にスナップフィットされることでホルダ３０が構成され、ワイヤ４１が当該ホルダ３０に保持される。

　図８に示すように、回転検出センサ１は、第１ホルダ部３０ａのセンサ保持部３１にセンサ素子１０が装着された状態で、ケース２０内にホルダ３０のセンサ保持部３１が挿入配置されて構成される。センサ素子１０はホルダ３０によってケース２０の検出面２１（前面部２６の外面）側に押し付けられ位置決めされる。

　センサ素子１０が装着されたセンサ保持部３１の端部の幅Ａはケース２０の端部のセンサ素子１０が配置される部分の幅Ｂよりも大きい。このため、ケース２０へのホルダ３０の挿入に際し、背面部２７に形成された凸面部２９とホルダ３０の当接部３６とが接触する。当接部３６は、センサ素子１０が検出面２１の側に押圧された際の押圧力によって変形可能に構成されている。したがって、当接部３６は、センサ素子１０がホルダ３０によって押圧された際に検出面２１から受ける反力によって変形する。このように、当接部３６が変形することで、センサ素子１０への押圧力が適正に軽減しつつセンサ素子１０を検出面２１に保持することができる。その結果、センサ素子１０は、収容されるケース２０に樹脂を注入することなく、確実に検出面２１の側に位置決めすることができる。

　ケース２０内のセンサ素子収容部２４にホルダ３０のセンサ保持部３１が挿入配置されると、ケース２０の挿入開口はホルダ３０の円筒状部分である、ワイヤ保持部３３，３７及び接続部３４，３８によって塞がれる。すなわち、ホルダ３０はケース２０の挿入開口を塞ぐ蓋部として、ワイヤ保持部３３，３９及び接続部３４，３８を備えている。

　ケース２０、ホルダ３０及びケーブル４０が金型内に配置され、金型に樹脂が流し込まれることで、モールド成形部５０が形成される。ホルダ３０にはケース２０の挿入開口を塞ぐ蓋部（ワイヤ保持部３３，３７及び接続部３４，３８）を備えてあるので、モールド成形部５０を樹脂成形する際に、当該蓋部（ワイヤ保持部３３，３７及び接続部３４，３８）によってケース２０内への樹脂の侵入が阻止される。これにより、センサ素子１０に対する成形樹脂の圧力や熱の影響を抑制することができる。また、ケース２０内への樹脂の侵入が阻止されることで、ケース２０のセンサ素子収容部２４が樹脂によって膨れる不具合も防止される。

　ケース２０及びケーブル４０の外面は樹脂で構成されている。モールド成形部５０が樹脂成形される際に、ケース２０及びケーブル４０とモールド成形部５０とは、それぞれが接し合う樹脂部の溶融により接着される。これにより、ケース２０及びケーブル４０に接着材料を塗布する工程が不要となり、センサ１を簡易に製造することができる。

　センサ１は、ケース２０が袋状に形成され、ケース２０のセンサ素子収容部２４の対向内面（前面部２６及び背面部２７）どうしの間にセンサ素子１０とホルダ３０とが挟持されている。したがって、センサ素子１０とホルダ３０とをセンサ素子収容部２４に挿入配置するだけで、ホルダ３０がセンサ素子１０を検出面２１の側に押圧することとなる。その結果、センサ素子１０の検出面２１への位置合わせ及び位置保持が容易となる。

[第２実施形態]
　図１１及び図１２に示すように、本実施形態の回転検出センサ１は、センサ素子１０がケース２０の底部２８に配置されている。この回転検出センサ１は、例えば、車両の車輪、エンジン、変速機等の出力側と連動して回転するギア部材（磁性金属材料等）に対して対向配置される。車両駆動時のギア部材の磁界の変化をセンサ素子１０が検出することで、例えば車輪の速度やエンジン、変速機等の回転数を検出することができる。

　回転検出センサ１は、センサ素子１０と、センサ素子１０が内装されるケース２０と、ケース２０の内部にセンサ素子１０と共に内装されるホルダ６０と、センサ素子１０に電気的に接続されるケーブル４０とを備える。ケース２０は外面にセンサ素子１０の検出面２１を有する。ホルダ６０は検出面２１の側にセンサ素子１０を押圧するよう配置されている。

　図１３及び図１４に示すように、ケース２０は、円柱状の外形であって上下に開口を有する円筒部２２と下方に連設される有底のセンサ素子収容部２４とによって構成されている。センサ素子収容部２４は外形が円柱状であって外周面に面取りされた平面部２４ａが形成されている。センサ素子１０の検出面２１はケース２０の底部２８に設けられている。ホルダ６０には、半割れの第１ホルダ部６０ａと半割れの第２ホルダ部６０ｂとが接合されて構成されており、長手方向の中間位置に鍔部６１が設けられている。ホルダ６０においてケース２０に挿入される側には、センサ素子１０を挟持する第１脚部６２及び第２脚部６３が対向配置されている。また、ホルダ６０の第１脚部６２及び第２脚部６３の間の位置にセンサ素子１０に当接し変形可能な当接部６４が備えられており、当接部６４は十字状に形成されセンサ素子１０に向けて突出している。

　センサ素子１０をホルダ６０の第１脚部６２及び第２脚部６３によって挟持することで、センサ素子１０をホルダ６０に装着する。その後、ケース２０内にホルダ６０の先端側を挿入することで、センサ素子１０がケース２０内に挿入配置される。センサ素子１０は、ホルダ６０によって当接部６４に当接した状態でケース２０の底部２８の検出面２１に向けてセンサ素子１０が押圧される。当接部６４は、センサ素子１０がホルダ６０によって押圧された際に検出面２１から受ける反力によって変形する。当接部６４が変形することで、センサ素子１０への押圧力が適正に軽減された状態でセンサ素子１０は検出面２１に接した状態で保持される。

　センサ素子１０を挟持するホルダ６０の第１脚部６２及び第２脚部６３はケース２０の内面における対向位置に接触するよう構成されている。第２脚部６３の外面にはホルダ６０のケース２０への挿入方向に沿うよう延出された変形可能な凸部６６が形成されている。ホルダ６０をケース２０内に挿入する際に当該凸部６６がホルダ６０を案内するように働く。また、第１脚部６２及び第２脚部６３によって、ケース２０内の水平方向（検出面２１に平行な方向）におけるセンサ素子１０のがたつきも抑制される。

[その他の実施形態]
（１）上記の第１実施形態では、当接部３６をホルダ３０の外面に形成する例を示したが、当接部３６はケース２０の内面に形成してもよい。ただ、当接部３６をケース２０に形成する場合には、ケース２０の内面に当接部３６を形成することとなる。センサ素子１０が配置されるケース２０は細長い形状である場合があり、そうした場合にはケース２０の内面には当接部３６を形成し難い。ホルダ３０の外面に形成される当接部３６は、樹脂成形される際に金型によって形成可能な部位であり多様な形状の当接部３６の形成が可能である。

（２）上記の第２実施形態では、センサ素子１０に対向するホルダ６０の当接部６４を十字状に形成するする例を示したが、当接部６４は面状に形成されていてもよい。

　本発明に係るセンサは、各種センサに広く利用可能である。

Claims

　センサ素子と、
　前記センサ素子が内装され、外面に前記センサ素子の検出面を有するケースと、
　前記ケースの内部に前記センサ素子と共に内装され、前記検出面の側に前記センサ素子を押圧するホルダと、を備え、
　前記ホルダ及び前記ケースのうち少なくとも何れか一方に、前記センサ素子が前記検出面の側に押圧された際の押圧力によって変形可能な当接部を設けてあるセンサ。
　前記ケースと前記センサ素子に電気的に接続されるケーブルとを、樹脂を用いたモールド成形部によって一体化してある請求項１に記載のセンサ。
　前記ケース及び前記ケーブルの外面が樹脂で構成され、前記ケース及び前記ケーブルと前記モールド成形部とが接し合う樹脂部の溶融により接着されてある請求項２に記載のセンサ。
　前記ホルダが前記ケースの挿入開口を塞ぐ蓋部を備えてある請求項２又は３に記載のセンサ。
　前記ケースが袋状に形成され、当該ケースの対向内面どうしの間に前記センサ素子と前記ホルダとを挟持してある請求項１～４のいずれか一項に記載のセンサ。
　前記当接部が、前記ホルダの挿入方向に沿って延出した凸部である請求項１～５のいずれか一項に記載のセンサ。
　前記当接部が前記ホルダに形成されてある請求項１～６のいずれか一項に記載のセンサ。